滑移装载机液压系统油液温度过高的原因分析

王立胜

摘 要：装载机是一种多功能的工程机械，有着良好的工作性能和机动性能。虽然目前滑移装载机在国内的用户还很少，但是它的优势会令越来越多的人接受它。滑移装载机的生产厂家也越来越多，竞争将会更加激烈。各生产厂家都在设法提高整机性能，来应对市场的挑战。德工机械有限公司是国内制造滑移装载机最早的厂家之一。我们从来没有放弃对滑移装载机提高整机性能的研究和探讨。一直以来，油温过高都是工程机械行业研究的重要课题。滑移装载机的一体化结构使得这个问题更加突出。基于此，本文主要对装载机液压系统油液温度过高的原因进行分析探讨。

关键词：装载机；液压系统；油液温度过高；原因分析

1、前言

工程机械的液压系统在使用过程中常会出现系统过热的问题。同一个型号的装载机，由于各个厂家液压系统元件的配置、设计水平、制造质量、使用环境以及使用维修单位的技术和管理水平各不相同，其液压系统的发热情况也各有差异，即使是同一厂家的产品，系统发热情况也不尽相同。因此，保证工程机械液压系统使用过程中的热平衡处于正常运转状态，是非常关键的。

2、液压系统温度升高的危害

装载机液压系统工作油温较高是影响系统及组件可靠性、降低生产率的主要原因之一。液压系统油温过高将导致液压系统热平衡温度升高，使油液粘度降低、油液变稀和泄漏增加；引起热膨胀，造成不同材质的运动副的配合间隙变化，使动作不灵或“卡死”，导致工作性能降低或泄漏增加，破坏运动副间的润滑油膜，加速磨损；造成油液汽化，使“气蚀”现象更加严重；密封件和高压软管的寿命受到影响，使其加速老化甚至变质（在油温较高时，温度每上升10℃，这些部件的寿命就要降低一半）；整个系统的性能、可靠性降低；容积效率下降，效率降低，造成整机生产率下降。根据有关测试数据统计，如果在50℃时动臂提升时间为8S，当温度升到90℃时提升时间则变为8.6S。油温过高，还将导致液压油变质，致使产生的沉积物堵塞液压系统组件的小孔和缝隙，从而影响机器的正常工作。

3、液压系统温度过热的原因

液压系统过热主要是由系统产生的热量过多或者系统的散热能力不足这两个方面的因素引起的。

3.1 液压系统的发热机理

系统温升主要是由于功率损失引起的；其次，组件的磨损、油液的污染、空气的进入和气蚀现象等，也会引起系统升温。系统中所有的运动组件包括流体介质在工作过程中都要产生热量。归结起来，发热热源一般来自动力系统（泵）的功率损失、执行元件（液压马达、液压缸）的泄漏与机械损失、管道沿程压力损失和液压阀本身的压力损失；定量泵系统中溢流损失是发热的主要原因。另外，油箱散热面积不足、冷却器热交换量不足、环境温度较高以及系统中混入空气等也是系统过热的原因。溢流阀、伺服阀以及转向器等压力、流量变化大的部件是液压系统中的重要热量产生源。由于节流孔和阀对液流起节流和压力控制作用时产生热量，尤其是溢流阀开启时大量的油液从高压腔通过溢流阀小孔泄回低压腔，使油液携带的压力能瞬时转化为热能，该能量的大部分使油液发热，一小部分则使阀本身局部发热。

另一个热源是来自于液压管道、管接头、滤油器和各种组件（如阀、马达和热交换器管道）中的阻力压降，又称管道沿程压力损失；管道截面过小或油道不洁、粗糙都可能产生热损耗，但是该部分的热量只占整个发热量的3%一5%。泵、马达和阀中的泄漏损失都会使系统的发热量加大；密封摩擦、机械摩擦、涡流损耗、泵和马达中接触面间的粘性阻力等也都会产生热量。再者，混入空气的油液被压缩至高压时，油液中的气泡受到冲击和急剧压缩后会突然破裂，破裂时也会释放大量的热量，使油液的温度迅速升高。

3.2 使用过程中系统产生热量过多的主要原因

系统过热主要是由系统本身及系统外部两种因素造成的。

（1）系统内部因素

选用不同的元件实现系统的功能，其达到热平衡的温度不会相同。大流量的系统选用定量系统比变量系统产生的热量大，压力损失较高的换向阀、性能较差的安全阀、过渡接头较多的管路、油箱结构以及油品选用等问题，都会从源头上造成系统的热平衡温度相对偏高。另外，制造和使用过程中，如果系统调节不当，尤其是阀类元件调整未到位，使阀杆的开度达不到设定值，或是操作方法不对，使阀杆挡位经常处于半开状态而产生节流；或者是系统过载，使过载阀长期处于开启状态，启闭特性与要求的不相符；或者压力损失超标等因素都会引起系统过热。

（2）系统外部因素

使用、保养方法不当是引起系统过热的主要原因。油品是维持系统正常作业的重要介质，保持油品良好的性能，是保证系统传动性能和效率的关键。有些用户对液压系统的用油品质、牌号不注意，或是误购假油，误用粘度过高或过低的液压油，都会使油液过早地氧化变质，造成运动副磨损而引起发热。热量可通过油箱及元件向四周散发或是流经热交换器冷却。但如果液压油散热器和油箱的散热面被灰尘、油泥等覆盖，形成保温层，则会因传热系数降低或散热面积减小而影响整个系统的散热；如果风扇转速太低、风量不足，或者发动机虽转速正常，但风扇因皮带松弛而使速度偏低，引起风量不足；或是油路不畅，回油路堵塞引起背压增加；或实际环境与原设计的使用环境温度差别太大等因素，均会造成系统的散热能力不足。

国内生产的装载机除了较大机型采用变量液压系统外，大部分机型主要由简洁的缸、泵及阀组成，过热时热发生源也比较好分析。当机器使用过程中出现液压系统过热的现象时，首先要查明原因，查清问题是由于系统内部还是外部的因素所引起的，然后对症下药，采用正确的维修、保养方法才能加以解决。

最重要的是减少热源，即采用传动效率高的液压系统，减少非安全需要的溢流量，选择合适的元件，减少内部压力能功率损失；合理地选择流速和管路，减少节流损失；正确选择油品，采用新型密封材料，减少摩擦损失。

参考文献

[1]劉乐.孙蓓蓓.王业刚.滑移装载机工作装置液压系统仿真研究[J].机械制造与自动化，2010（1）：110-113.

[2]郝国强.液压油散热器在装载机上的应用和设计改进[J].工程机械.2006.